基于镀镍碳纤维的柔性仿生伪装材料及性能研究

随着现代战争中高清侦察和精准打击系统的持续进步,军事设施正在面对来自各个角度的立体化侦查威胁。为了增强关键军事设施的生存力和整体电磁防护以及伪装隐蔽能力,需要打破传统方法,广泛采用监视、防护和伪装等技术。当前,用于应对岛礁环境中关键军事设施的电磁防护和伪装需求的防护网类产品仍存在一些不足。为了解决这些问题,使用镀镍碳纤维作为雷达散射材料,设计出基于柔性草状结构的仿生草状伪装产品,以应对恶劣环境下的长期使用需求。通过对不同模型产品的模拟评估,得出具有优秀散射性的材料编织模型,且实物样品再次验证了其在雷达下的散射性,实现了在1~40 GHz频段范围内的宽频、高效防护性能。

超薄镀镍碳纤维管状结构电池的制备及性能研究

碳纤维结构电池具有碳纤维增强复合材料优异的力学性能,同时又具有良好的储能性能,在航空航天、新能源汽车等领域有广阔的应用前景。本文采用湿法涂覆工艺,制备了超薄镀镍碳纤维电池(Nickel-plated Carbon Fiber Battery,Ni-CFB);基于嵌入集成式结构电池的设计方法,以该电池为芯部,碳纤维编织布为蒙皮,采用真空树脂传递工艺制备了碳纤维增强复合材料三明治结构电池管(Sandwich Structure Battery Tube,SSBT),测试了Ni-CFB的电化学性能,评价了SSBT在不同受载条件下电化学性能衰减行为。结果表明:Ni-CFB在0.1 C的充放电倍率下比容量达到156 mAh/g,比磷酸铁锂-石墨体系常规电池的比容量高30%;在压缩载荷比和弯曲载荷比分别达到550 N/g和89.1 N/g的条件下,SSBT的电容量分别保持在80%和60%以上,表明SSBT具有良好的结构效能和储能效能,在储能系统轻量化设计和安全性设计方面具有巨大的潜力。

ABS/镀镍碳纤维复合材料电磁屏蔽特性研究

采用热压工艺制备了镀镍碳纤维(CF)增强(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)复合材料,研究了CF长度及含量对其电磁屏蔽特性的影响。结果表明,制得的镀镍CF镀层均匀、连续,且沿CF径向分布有大量沟槽;CF长度以2～4mm为宜,随着CF含量的增加,复合材料的电磁屏蔽效能提高,当CF质量分数为20%时,ABS/镀镍CF复合材料在0.03～1.2GHz频率范围内的电磁屏蔽效能均在83dB以上。

镀镍碳纤维复合材料的电磁脉冲屏蔽效能

研究了连续碳纤维表面化学镀镍工艺,并利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)分析了纤维的微观形貌、镍层成分和镍层结构。测试了镀镍碳纤维和镀镍碳纤维复合材料的导电性能。制备了镀镍纤维为增强材料的抗电磁脉冲复合材料。在场强大于20kV/m的环境下测试了复合材料在频率为1.3,2.8,4.3,9.4GHz处的高功率微波电磁脉冲屏蔽效能。结果表明复合材料的高功率微波电磁脉冲屏蔽效能均大于60dB,其中2.8GHz下出现最大值91dB。

镀镍碳纤维-芳纶纤维增强复合材料性能研究

试验选用碳纳米管分散到树脂中作为吸收剂,选用芳纶纤维作为吸波层增强纤维,镀镍碳纤维作为反射层增强体,用热压罐工艺制备复合材料板材。主要对复合材料的吸波性能、屏蔽效能、密度、拉伸强度进行了测试。结果表明,用芳纶纤维/镀镍碳纤维作为增强纤维、碳纳米管作为吸收剂制备的复合材料,在8.1GHz-12.4GHz频段内反射率小于-10d B,峰值达到15.59d B;在10GHz的屏蔽为98d B;密度为1.51g/cm^3;拉伸强度为573MPa。可以广泛用于设备舱的外蒙皮材料,具有很好的隐身和防电磁泄露性能。

镀镍碳纤维/镀镍石墨粉填充PC/ABS复合材料导电性能研究

将导电填料镀镍碳纤维(NiCF)和镀镍石墨粉填充到PC/ABS共混物中,制备一种填充型导电复合材料,分析了NiCF与镀镍石墨粉的含量及NiCF长度对复合材料导电性能的影响。结果表明,随着NiCF和镀镍石墨粉含量的增加,复合材料的体积电阻率会降低,即导电性能得到提高;与镀镍石墨粉相比,NiCF对复合材料导电性的影响更显著;PC/ABS/NiCF/镀镍石墨粉复合材料存在渗滤效应,NiCF含量在10%~15%范围内时,材料的体积电阻率急剧下降,导电性能迅速提高;复合材料颗粒长度为10 mm左右时,材料的导电性能最佳。

聚合物/镀镍碳纤维导电复合材料的研究进展

综述了聚合物/镀镍碳纤维(NiCF)导电复合材料的优点及其导电机理,介绍了该种导电复合材料的几种制备方法,包括单螺杆挤出机法、双螺杆挤出机法、密炼机法和Brabender塑化仪法,并详细地分析和总结了影响聚合物/NiCF导电复合材料导电性的NiCF长度、表面改性与分散、填充量以及加工工艺等因素。

基于镀镍碳纤维的低频电磁防护材料制备及性能研究

论文采用化学镀的方式在碳纤维表面沉积了一层金属镍层,并利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)分析了纤维的微观形貌、镍层成分和镍层结构。然后将镀镍碳纤维进行单向编织,并以该镀镍单向纤维布作为其中的铺层制备了具有良好低频电磁屏蔽性能的复合材料。通过对该材料150 kHz^18 GHz下的电磁屏蔽效能考核,结果表明复合材料的屏蔽效能在150 kHz^30 MHz下屏蔽效能大于35 dB,30 MHz^18 GHz下屏蔽效能大于60 dB。

纳米聚苯胺-镀镍碳纤维复合材料屏蔽/吸波性能

以T300碳纤维经超声波化学镀镍制成的导电镀镍碳纤维作为电磁屏蔽体,以在丁醇/水溶液体系中采用界面聚合法制备的纳米结构聚苯胺为吸波体,与环氧乙烯基酯树脂复合,制得兼具电磁屏蔽与吸波功能的电磁防护碳纤维复合材料,研究了它的力学性能、电磁屏蔽性能、吸波性能、微观形貌等。结果表明:控制碳纤维化学镀镍的施镀时间、纳米结构聚苯胺的用量,可得到具有良好力学性能、电磁屏蔽性能、吸波性能的电磁防护碳纤维复合材料。当化学镀镍的施镀时间为20 min、纳米结构聚苯胺的用量为3.5wt%时,复合材料的拉伸强度为894.3 MPa,屏蔽效能为43~72 d B(10 k Hz^4 GHz),在10.77~18 GHz范围内,反射率≤-10 d B,峰值-23.2 d B(13.62 GHz)。

EMI用镀镍碳纤维增强工程塑料的屏蔽性能研究

研究了镀镍碳纤维(NCF)增强工程塑料(PC/ABS)的制备和影响其屏蔽效能的因素。结果表明:镀镍碳纤维(NCF)增强工程塑料的力学性能和屏蔽性能与选择的加工设备、成型方法及纤维含量密切相关。当镀镍碳纤维(NCF)含量分别为10v%、25v%时,屏蔽效能值分别为30～40 dB、60～70 dB。

镀镍碳为还原剂在线高温裂解法测定硫酸钡中氧同位素组成

测定矿物或水中硫酸根的氧同位素组成(δ18O)能够识别物质来源及转化过程,常用的方法是将硫酸根转化为硫酸钡再用离线或在线法测试其δ18O值。目前普遍采用1420℃在线测试硫酸钡的氧同位素组成,该方法极易缩短反应炉的寿命,通过添加还原剂碳可以降低反应温度,但是已有报道对于添加还原剂后的反应温度讨论较少。本文选择镀镍碳(Ni-C)作为还原剂,将样品经Ni-C高温处理后进行一系列条件实验,确认了采用元素分析仪-稳定同位素质谱仪(EA-IRMS)测定硫酸钡中氧同位素组成的分析方法的关键技术参数:硫酸钡在线反应温度为1350℃;Ni-C与硫酸钡样品量的质量比范围选择0. 73~2. 15;为了获得更加精确的数据,硫酸钡与Ni-C用量都控制在700±100μg。在以上实验条件下,EA/HT-IRMS测定硫酸钡δ18O值的精密度为±0. 12‰~±0. 26‰,优于在线法已报道的精密度±0. 20‰~±0. 50‰。本方法在满足测试精密度的前提下,通过添加Ni-C降低了硫酸钡在线反应温度,延长了反应炉使用寿命。

阻燃型镀镍碳纤维复合材料的高功率微波防护性能研究

主要研究了碳纤维表面化学镀镍工艺,并利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)分析了纤维的微观形貌、镍层成分和镍层结构。并与经过阻燃改性的环氧树脂基体复合制备了具有良好阻燃性能的电磁防护复合材料。在场强大于20 kV/m的环境下测试了复合材料在频率为1.3 GHz,2.8 GHz,4.3 GHz,9.4 GHz四个不同波段内频点的高功率微波电磁脉冲屏蔽效能。结果表明复合材料的高功率微波电磁脉冲屏蔽效能均大于60 dB,其中2.8 GHz下出现最大值90 dB。

轻质环氧树脂／镀镍碳纤维／乙炔炭黑复合导电泡沫的制备与性能

通过环氧树脂(EP)泡沫泡孔壁和泡孔框架中均匀分布的镀镍碳纤维(NCCF)和乙炔炭黑(ACET)构建有效的导电网络,成功制备了逾渗值仅为0.81%(体积分数)的EP/NCCF/ACET复合导电泡沫。采用化学镀的方法制备得到了NCCF,将NCCF和ACET分散在EP中,作为不同维度的导电填料,两者在基体中具有协同效应,利用化学发泡法制备了轻质的EP/NCCF/ACET复合导电泡沫。通过扫描电子显微镜及电性能、电磁屏蔽性能、力学性能等测试对EP复合导电泡沫进行表征。结果表明,NCCF和ACET在EP泡沫基体中均匀分散,NCCF在泡孔框架中相互搭接,ACET在NCCF间起到桥接作用,两者共同作用形成连续的导电网络。两种填料协同作用能显著提高材料的电性能和电磁屏蔽性能,电导率最高可以达到13.14 S/m,平均屏蔽效能可达到20.7 d B。同时,在一定含量范围内,NCCF的加入能够提升泡沫材料的拉伸性能。

镀镍碳纤维水泥基材料的电热性能研究

采用镀镍碳纤维(Ni-CF)制备导热水泥基复合材料,研究水灰比、纤维掺量和长度对水泥净浆试件升温值的影响,分析了Ni-CF掺量对水泥净浆试件电热升温和电热转化率的提升效果。结果表明:随着Ni-CF掺量的增加,试件的最大升温值呈先升高后降低的趋势,纤维掺量为0.4%(质量分数)时试件升温效果的提升最明显;当Ni-CF长度从4 mm增至8 mm时,水泥净浆试件的最大升温值逐渐降低;水灰比(W/C)为0.5时,Ni-CF水泥净浆试件通电发热的温度最高;Ni-CF提高水泥净浆试件电热转化率的效果较好,最高可达71.98%,是同配合比下碳纤维(CF)水泥净浆试件电热转化率的两倍。

镀镍碳纤维水泥基材料的力学与电学性能研究

镀镍碳纤维水泥基材料具有良好的自感知性,可广泛地应用于结构健康监测领域。试验选用净浆试件,表征与测试了不同纤维长径比和纤维取向的试件的抗压、抗折强度以及电阻率和压敏性。结果表明:随着纤维长径比的增大,镀镍碳纤维水泥基材料的力学性能与压敏性能先提高后降低,电阻率逐渐降低;与非定向试件相比,定向纤维试件的抗压、抗折强度以及导电性和压敏性均有所提高;其中,纤维长径比为900的定向镀镍碳纤维水泥净浆的力学及电学性能最佳。

基于细观单胞模型镀镍碳纤维丝束力学性能模拟分析

为了探究镀镍碳纤维在大变形条件下的整体力学性能表现,采用细观力学性能单胞模型模拟与实验相结合的方法研究了镀镍碳纤维沿纤维方向的力学性能和拉伸损伤的演化。首先在万能试验机上对镀镍碳纤维丝束进行拉伸实验;其次通过界面内聚力损伤本构方程建立细观单胞模型,对镀镍碳纤维仿真拉伸。结果表明:镀镍碳纤维拉伸实验的最大应力为3242.17 MPa,仿真拉伸的最大应力为3077.65 MPa,验证了所建模型的正确性;对比分析实验与仿真的相关力学性能数据,实验与仿真得到的镀镍碳纤维的应力-应变曲线较为吻合,实验值与模拟值的相对误差只有5.3%;在拉伸过程中,镀镍碳纤维损伤开始和最终分离失效的部位是碳纤维和金属镍的结合部位,碳纤维承载了大部分的拉伸应力,且大部分应力集中在碳纤维与基体镍的接触界面单元上。

镀镍碳纤维功能一体化复合材料的工艺及性能研究

采用连续电镀法对碳纤维进行镀镍处理,经镀镍碳纤维编制成镀镍碳纤维布,以环氧为基体树脂,镀镍碳纤维为增强材料,利用热压罐制备了镀镍碳纤维一体化复合材料。 研究了复合材料热压罐成型过程铺层设计对复合材料力学性能以及屏蔽性能的影响。通过扫描电子显微镜分析镀层的外观外貌。结果表明:经过铺层设计后热压成型复合材料的拉伸强度为898 GPa,电流密度A = 5 A/dm2、电镀时间为6 min,此时镍镀层与碳纤维结合强度较好,铺层角度为0?/90?/0?,铺层厚度为3 mm时,复合材料的屏蔽效能75~112 dB (100 kHz^18 GHz)。

一种基于镀镍碳纤维材料的宽频段高适应性伪装产品性能研究

随着现代侦察监视技术快速发展,沿海部署的固定军事设施安全保密环境日趋复杂,目前的伪装产品一般都是采用聚酯纤维混杂金属纤维,但是环境适应性能较差,且低频伪装性能较低。基于上述问题本文研制了一种基于镀镍碳纤维材料的宽频段高适应性伪装产品。通过仿真设计、样品制作、实验测试,证明了该产品在满足雷达伪装性能的同时,能大幅度提升环境适应性能,满足军事使用要求。

帝人公司扩增镀镍碳纤维生产

帝人公司于2012年6月21日表示,其从事碳纤维复合材料业务的全资子公司东邦Tenax公司,将于2013年1月使其在日本三岛工厂的镀镍碳纤维生产能力增加一倍。该公司已设定了2013年其业务超过20亿日元(约合2 500万美元)的销售目标。

粉末冶金热挤法制备无钯镀镍碳纤维增强镁基复合材料及组织观察

利用粉末冶金热挤压技术制备短碳纤维增强镁合金复合材料。为了改善碳纤维与基体的润湿性,对碳纤维进行表面无钯化学镀镍处理。通过扫描电子显微镜(SEM)观察碳纤维化镀层以及碳纤维镁基复合体的形貌,通过超景深金相显微镜观察纤维在复合材料中的分布并对复合材料的挤压过程进行分析。结果表明:镀镍碳纤维能满足制备的要求并有利于纤维在复合体中的均匀分散,在含4.0%(质量分数)碳纤维的预制体采用压制压力为420MPa,烧结温度为550℃保温0.5h后,在480℃用280MPa的压力进行热挤压得到材料的力学性能最佳。